Effect of different bacterial species on the growth kinetics of the heterotrophic nanoflagellate Jakoba libera

Abstract

Bacterivorous heterotrophic nanoflagellates (HNF) (2–20 μm in size) are widely distributed protozoan zooplankton communities in aquatic environments. HNF are the major grazers of bacteria and regulate bacterial abundance, and phenotypic and genotypic composition. Consumption of bacteria has profound consequences for plankotonic communities, facilitating the transfer of bacterial biomass to larger consumers that would otherwise be unable to access this food source. Despite the pivotal role of HNF in microbial food web, the species-specific nutritional ecology of HNF is mostly neglected. In this study, the growth kinetics of a marine HNF, Jakoba libera strain 5(2), which was isolated from natural seawater, were compared by feeding with axenic cultures of three marine bacterial strains ( Micrococcus sp., Pseudomonas sp. and Vibrio sp.) and mixed communities of marine bacteria. The maximum specific growth rate ( μ max ), half-saturation constant ( K S ), HNF yield ( Y ) and maximum clearance rate ( F max ) of J. libera -5(2) varied with the types of prey bacteria. The μ max , K S , Y and F max values of J. libera -5(2) ranged from 0.31–0.79 d −1 , 2.0–6.41×10 6 bacteria ml −1 , 4.1–10.61×10 −3 flagellate bacteria −1 and 0.97–3.11 nl flagellate −1 h −1 , respectively. Among four qualitatively different bacterial strains tested, Pseudomonas species was the most palatable food for J. libera -5(2), followed by Vibrio sp., mixed communities of bacteria and Micrococcus sp. These variations in growth kinetics of J. libera -5(2) on different bacterial strains are supporting evidence for the hypothesis that HNF mediated grazing may be responsible for structuring bacterial species composition in marine environments. Bakteriovore, heterotrophe Nanoflagellaten (HNF) (der Größe 2–20 μm) sind weit verbreitete protozoische Zooplanktongemeinschaften in aquatischen Lebensräumen. HNF sind die wichtigsten Abweider von Bakterien und regulieren die Bakterienabundanz sowie die phänotypische und genotypische Zusammensetzung. Der Konsum von Bakterien hat grundlegende Konsequenzen für planktonische Gemeinschaften indem der Transfer der bakteriellen Biomasse zu größeren Konsumenten ermöglicht wird, die ansonsten keinen Zugang zu dieser Nahrungsquelle hätten. Trotz der entscheidenden Rolle der HNF im mikrobiellen Nahrungsnetz wurde die artenspezifische Ernährungsökologie der HNF meistens vernachlässigt. In dieser Untersuchung wurden die Wachstumskinetiken eines aus natürlichem Meerwasser isolierten, marinen HNF, Jakoba libera Bakterienstamm 5(2) verglichen, indem er jeweils mit keimfreien Kulturen von drei marinen Bakterienstämmen ( Micrococcus sp., Pseudomonas sp. und Vibrio sp.) und gemischen Gemeinschaften von marinen Bakterien gefüttert wurde. Die maximale spezifische Wachstumsrate ( μ max ), die Halbsättigungskonstante ( K S ), die HNF-Ausbeute ( Y ) und die maximale Clearance-Rate ( F max ) von J. libera -5(2) variierte mit den Typen der Beutebakterien. Die μ max -, K S -, Y- und F max -Werte von J. libera -5(2) lagen entsprechend zwischen 0.31–0.79 d −1 , 2.0–6.41×10 6 Bakterien ml −1 , 4.1–10.61×10 −3 Flagellaten Bakterien −1 und 0.97–3.11 nl Flagellaten −1 . Unter den vier verschiedenen Bakterienstämmen, die qualitativ getestet wurden, stellten Pseudomonas- Arten die geeignetste Nahrung für J. libera -5(2) dar, gefolgt von Vibrio sp., den gemischten Gemeinschaften von Bakterien und Micrococcus sp.. Diese Variationen in den Wachstumskinetiken von J. libera -5(2) auf verschiedenen Stämmen von Bakterien sind stützende Hinweise für die Hypothese, dass HNF-vermittelte Beweidung für die Strukturierung von bakteriellen Artenzusammensetzungen in marinen Lebensräumen veranwortlich sein kann.